2017届高三数学一轮总复习(新课标)课件:第五章数列(第33讲)
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第二十二页,编辑于星期六:一点 九分。
【点评】数列求和,要重点掌握错位相减法, 高考考查的频率很高.
第二十三页,编辑于星期六:一点 九分。
1.常见的拆项公式有:
(1)n(n1+1)=n1-n+1 1.
(2)(2n-1)1(2n+1)=122n1-1-2n1+1.
(3)
1 n+1+
= n
n+1-
n.
n(n+1)(2n+1) =____________6____________. e.13+23+33+43+…+n3= _____n_(__n_2+__1_)__2_=__n__2(__n_4+__1_)__2__.
第七页,编辑于星期六:一点 九分。
(2)并项求和法 数 列 {an} 满 足 彼 此 相 邻 的 若 干 项 的 和 为 特 殊 数 列 时,运用___并__项__法______求其前 n 项和. (3)裂项相消 数列{an}满足通项能分裂为两式之差,且分裂后相 邻的项出现正负抵消的规律时,运用___裂__项__相__消__法____ 求和. (4)拆项求和
等差、等比数列时,运用____倒_序__相__加__法______求和 (如等 差数列前 n 项和公式的推理方法).
2.求和的思想 等差(比)数列直接用公式求和,非等差(比)数列的转 化为等差(比)数列求和.
第九页,编辑于星期六:一点 九分。
一、裂项相消求和 例 1 正项数列{an}满足:a2n-(2n-1)an-2n= 0. (1)求数列{an}的通项公式 an; (2)令 bn=(n+11)an,求数列{bn}的前 n 项和 Tn.
所以 Sn=10(11--1100n)-n=190(10n-1)-n.
此题也可通过取特殊值 n=1,n=2 验证,易 得答案为 D.
第三十页,编辑于星期六:一点 九分。
3. 已 知 数 列 {an} 的 通 项 公 式
an
=
log3
n n+1
(n∈N*),设其前 n 项和为 Sn,则使 Sn<-5 成立的 最小自然数 n 等于( C )
第十九页,编辑于星期六:一点 九分。
【点评】用错位相减法求和时,应注意: (1)要善于识别题目类型,即 an=(kn+b)·cn 型; (2)在写出“Sn”与“q·Sn”的表达式时应特别注 意将两式“错项对齐”,以便下一步同类项对齐合 并(相减).
第二十页,编辑于星期六:一点 九分。
〔备选题〕例 4 已知数列{an}的前 n 项和 Sn= n2+2 n,n∈N*.
第十三页,编辑于星期六:一点 九分。
【解析】(1)∵点(Sn,an+1)在直线 y=3x+1 上, ∴an+1=3Sn+1,an=3Sn-1+1(n>1), an+1-an=3(Sn-Sn-1)=3an, ∴an+1=4an,n>1, a2=3S1+1=3a1+1=3t+1. ∴当 t=1 时,a2=4a1,数列{an}是等比数列.
第二十八页,编辑于星期六:一点 九分。
1.已知数列{an}的前 n 项和 Sn=an2+bn(a、 b∈R),且 S25=100,则 a12+a14 等于( B )
A.16 C.4
B.8 D.不确定
【解析】由数列{an}的前 n 项和 Sn=an2+bn(a、 b∈R) , 可 得 数 列 {an} 是 等 差 数 列 , S25 =
B.12 D.-15
【解析】并项求和 a1+a2=a3+a4=…=a9+ a10=3,故 a1+a2+…+a10=3×5=15.故选 A.
第四页,编辑于星期六:一点 九分。
3.S=1+1
+ 3
1 3+
+…+ 5
1 2 015+
2 017
2 017-1
=
2
.
【解析】裂项相消.
第五页,编辑于星期六:一点 九分。
第十六页,编辑于星期六:一点 九分。
三、错位相减法求和 例 3 已知数列{an}的前 n 项和 Sn=-12n2+ kn(其中 k∈N+),Sn 有最大值 8. (1)确定常数 k,并求 an; (2)求数列9-2n2an的前 n 项和 Tn.
第十七页,编辑于星期六:一点 九分。
【解析】(1)当 n=k∈N+时,Sn=-12n2+kn 取最大值,
第十一页,编辑于星期六:一点 九分。
【点评】使用裂项相消法求和时,要注意正负 项相消时消去了哪些项,保留了哪些项,切不可漏 写未被消去的项.
第十二页,编辑于星期六:一点 九分。
二、拆项、并项求和 例 2 数列{an}的前 n 项和记为 Sn,a1=t,点(Sn, an+1)在直线 y=3x+1 上,n∈N*. (1)当实数 t 为何值时,数列{an}是等比数列? (2)在(1)的结论下,设 bn=log4an+1,cn=an+ bn,Tn 是数列{cn}的前 n 项和,求 Tn.
+
(1+n)n 2.
第十五页,编辑于星期六:一点 九分。
【点评】(1)对于不是等差数列、等比数列的前 n 项求和公式直接求和的问题,一般需要将数列进 行合理的拆分成等差数列或等比数列.
(2)一个数列的前 n 项和可两两结合求解,则称 之为“并项求和”法,形如 an=(-1)nf(n)类型,可 采用两项合并求解.
第33讲 数列求和
第一页,编辑于星期六:一点 九分。
【学习目标】 1.掌握等差、等比数列求和.
2.掌握错位相减,裂项相消法求和.
3.掌握一些特殊数列通过转化,化成等差(比) 求和,掌握转化技巧,提升化归能力.
第二页,编辑于星期六:一点 九分。
【基础检测】
1.数列{1+2n-1}的前 n 项和为( C )
(4)
1 a+
b=a-1 b(
a-
b).
2.拆项求和、错位相减是本节重点.此两法目的 即转化数列为等差(比)求和.
第二十四页,编辑于星期六:一点 九分。
(2015 陕西)设 fn(x)=x+x2+…+xn-1,x≥0, n∈N,n≥2.
(1)求 f′n(2); (2)证明:fn(x)在0,23内有且仅有一个零点(记 为 an),且 0<an-12<1323n.
A.241 B.242 C.243 D.244
【解析】Sn=log31-log32+log32-log33+…+ log3n-log3(n+1)=-log3(n+1)<-5,解得 n>35 -1=242.
第三十一页,编辑于星期六:一点 九分。
4.数列{an}满足 an+1+(-1)nan=2n-1,则{an}
A.1+2n
B.2+2n
C.n+2n-1
D.n+2+2n
【解析】由题意得 an=1+2n-1,
所以 Sn=n+11--22n=n+2n-1,故选 C.
第三页,编辑于星期六:一点 九分。
2.若数列{an}的通项公式是 an=(-1)n·(3n- 2),则 a1+a2+…+a10=( A )
A.15 C.-12
第十四页,编辑于星期六:一点 九分。
(2)在(1)的结论下,an+1=4an,an+1=4n,bn=
log4an+1=n,cn=an+bn=4n-1+n,Tn=c1+c2+…
+cn=(40+1)+(41+2)+…+(4n-1+n)=(1+4+
42
+
…
+
4n
-
1)
+
(1
+
2
+
3
+
…
+
n)
=
4n-1 3
(1nan,求数列{bn}的前 2n 项
和.
【解析】(1)当 n=1 时,a1=S1=1;
当
n≥2
时
,
an
=
Sn
-
Sn
-
1
=
n2+n 2
-
(n-1)2+2 (n-1)=n.
故数列{an}的通项公式为 an=n.
第二十一页,编辑于星期六:一点 九分。
(a1+a225)·25=100,解得 a1+a25=8,所以 a1+ a25=a12+a14=8.
第二十九页,编辑于星期六:一点 九分。
2.数列 9,99,999,…的前 n 项和为( D )
A.190(10n-1)+n
B.10n-1
C.190(10n-1)
D.190(10n-1)-n
【解析】因为 an=10n-1,
数列{an}满足其通项能分拆为若干个特殊数列(等 差数列、等比数列、常数列)的通项的代数和时,运用 ___拆__项____________求和.
第八页,编辑于星期六:一点 九分。
(5)错位相减
数列{an}满足 an=bn·cn,其中 bn 是等差数列,cn
为等比数列,则{an}前 n 项求和可用“错位相减法”. (6)倒序相加 数列{an}满足与首末距离相等的项的和为常数或
【知识要点】 1.求数列前 n 项和的基本方法 (1)直接求和 ①数列{an}为等差或等比数列时直接运用其前 n 项 和公式求和. 若{an}为等差数列,则 Sn=(a1+2an)n= _n_a_1_+__n_(__n_2-__1_)__d__. 若{an}为等比数列,其公比为 q, 则当 q=1 时,Sn=___a_1(__n1_a-_1_q_n_)____({an}为常数列); 当 q≠1 时,Sn=_______1_-__q______.
即 8=Sk=-12k2+k2=12k2,故 k2=16,因此 k =4,
从而 an=Sn-Sn-1=92-n(n≥2).又 a1=S1=72, 所以 an=92-n.
第十八页,编辑于星期六:一点 九分。
(2)因为 bn=9-2n2an=2nn-1, Tn=b1+b2+…+bn=1+22+232+…+n2-n-21+ 2nn-1, 所以 Tn=2Tn-Tn=2+1+12+…+2n1-2-2nn-1 =4-2n1-2-2nn-1=4-n2+n-12.
第十页,编辑于星期六:一点 九分。
【解析】(1)由 a2n-(2n-1)an-2n=0, 得(an-2n)·(an+1)=0. 由于{an}是正项数列,所以 an=2n. (2)由 an=2n,bn=(n+11)an, 得 bn=2n(n1+1)=12n1-n+1 1. Tn=121-12+12-13+…+n-1 1-n1+n1-n+1 1 =121-n+1 1=2(nn+1).
第二十六页,编辑于星期六:一点 九分。
解法二:当 x≠1 时,fn(x)=x-1-xnx+1-1, 则 f′n(x) =[1-(n+1)xn(](1-1-x)x)2 +(x-xn+1),
可得
f′n(2)
=
-[1-(n+1)2n]+2-2n+1 (1-2)2
=
(n
-
1)2n+1.
(2)证明:因为 fn(0)=-1<0,
第二十五页,编辑于星期六:一点 九分。
【解析】(1)解法一:由题设 f′n(x)=1+2x+…+ nxn-1,
所以 f′n(2)=1+2×2+…+(n-1)2n-2+n·2n-1, ①
则 2f′n(2)=2+2×22+…+(n-1)2n-1+n·2n, ② ①-②,得-f′n(2)=1+2+22+…+2n-1-n·2n =11--22n-n·2n=(1-n)2n-1, 所以 f′n(2)=(n-1)2n+1.
(2)由(1)知,bn=2n+(-1)nn.记数列{bn}的前 2n 项和为 T2n,则 T2n=(21+22+…+22n)+(-1+2- 3+4-…+2n).
记 A=21+22+…+22n,B=-1+2-3+4-…
+2n,
则 A=2(11--222n)=22n+1-2, B=(-1+2)+(-3+4)+…+[-(2n-1)+2n] =n. 故数列{bn}的前 2n 项和 T2n=A+B=22n+1+n -2.
第六页,编辑于星期六:一点 九分。
②一些常见的前 n 项和公式 n(n+1)
a.1+2+3+4+…+n=______2_______. b.1+3+5+7+…+2n-1=____n_2______. c.2+4+6+8+…+2n=_____n_2_+_n_____. d.12+22+32+42+…+n2
fn23=2311--2323n-1=1-2×23n≥1-2×232>0,
第二十七页,编辑于星期六:一点 九分。
所以 fn(x)在0,23内至少存在一个零点. 又 f′n(x)=1+2x+…+nxn-1>0, 所以 fn(x)在0,23内单调递增, 因此,fn(x)在0,23内有且仅有一个零点 an. 由于 fn(x)=x-1-xnx+1-1,所以 0=fn(an)=an1--aannn+1- 1,由此可得 an=12+12ann+1>12,故12<an<23, 所以 0<an-12=12ann+1<12×23n+1=1323n.
【点评】数列求和,要重点掌握错位相减法, 高考考查的频率很高.
第二十三页,编辑于星期六:一点 九分。
1.常见的拆项公式有:
(1)n(n1+1)=n1-n+1 1.
(2)(2n-1)1(2n+1)=122n1-1-2n1+1.
(3)
1 n+1+
= n
n+1-
n.
n(n+1)(2n+1) =____________6____________. e.13+23+33+43+…+n3= _____n_(__n_2+__1_)__2_=__n__2(__n_4+__1_)__2__.
第七页,编辑于星期六:一点 九分。
(2)并项求和法 数 列 {an} 满 足 彼 此 相 邻 的 若 干 项 的 和 为 特 殊 数 列 时,运用___并__项__法______求其前 n 项和. (3)裂项相消 数列{an}满足通项能分裂为两式之差,且分裂后相 邻的项出现正负抵消的规律时,运用___裂__项__相__消__法____ 求和. (4)拆项求和
等差、等比数列时,运用____倒_序__相__加__法______求和 (如等 差数列前 n 项和公式的推理方法).
2.求和的思想 等差(比)数列直接用公式求和,非等差(比)数列的转 化为等差(比)数列求和.
第九页,编辑于星期六:一点 九分。
一、裂项相消求和 例 1 正项数列{an}满足:a2n-(2n-1)an-2n= 0. (1)求数列{an}的通项公式 an; (2)令 bn=(n+11)an,求数列{bn}的前 n 项和 Tn.
所以 Sn=10(11--1100n)-n=190(10n-1)-n.
此题也可通过取特殊值 n=1,n=2 验证,易 得答案为 D.
第三十页,编辑于星期六:一点 九分。
3. 已 知 数 列 {an} 的 通 项 公 式
an
=
log3
n n+1
(n∈N*),设其前 n 项和为 Sn,则使 Sn<-5 成立的 最小自然数 n 等于( C )
第十九页,编辑于星期六:一点 九分。
【点评】用错位相减法求和时,应注意: (1)要善于识别题目类型,即 an=(kn+b)·cn 型; (2)在写出“Sn”与“q·Sn”的表达式时应特别注 意将两式“错项对齐”,以便下一步同类项对齐合 并(相减).
第二十页,编辑于星期六:一点 九分。
〔备选题〕例 4 已知数列{an}的前 n 项和 Sn= n2+2 n,n∈N*.
第十三页,编辑于星期六:一点 九分。
【解析】(1)∵点(Sn,an+1)在直线 y=3x+1 上, ∴an+1=3Sn+1,an=3Sn-1+1(n>1), an+1-an=3(Sn-Sn-1)=3an, ∴an+1=4an,n>1, a2=3S1+1=3a1+1=3t+1. ∴当 t=1 时,a2=4a1,数列{an}是等比数列.
第二十八页,编辑于星期六:一点 九分。
1.已知数列{an}的前 n 项和 Sn=an2+bn(a、 b∈R),且 S25=100,则 a12+a14 等于( B )
A.16 C.4
B.8 D.不确定
【解析】由数列{an}的前 n 项和 Sn=an2+bn(a、 b∈R) , 可 得 数 列 {an} 是 等 差 数 列 , S25 =
B.12 D.-15
【解析】并项求和 a1+a2=a3+a4=…=a9+ a10=3,故 a1+a2+…+a10=3×5=15.故选 A.
第四页,编辑于星期六:一点 九分。
3.S=1+1
+ 3
1 3+
+…+ 5
1 2 015+
2 017
2 017-1
=
2
.
【解析】裂项相消.
第五页,编辑于星期六:一点 九分。
第十六页,编辑于星期六:一点 九分。
三、错位相减法求和 例 3 已知数列{an}的前 n 项和 Sn=-12n2+ kn(其中 k∈N+),Sn 有最大值 8. (1)确定常数 k,并求 an; (2)求数列9-2n2an的前 n 项和 Tn.
第十七页,编辑于星期六:一点 九分。
【解析】(1)当 n=k∈N+时,Sn=-12n2+kn 取最大值,
第十一页,编辑于星期六:一点 九分。
【点评】使用裂项相消法求和时,要注意正负 项相消时消去了哪些项,保留了哪些项,切不可漏 写未被消去的项.
第十二页,编辑于星期六:一点 九分。
二、拆项、并项求和 例 2 数列{an}的前 n 项和记为 Sn,a1=t,点(Sn, an+1)在直线 y=3x+1 上,n∈N*. (1)当实数 t 为何值时,数列{an}是等比数列? (2)在(1)的结论下,设 bn=log4an+1,cn=an+ bn,Tn 是数列{cn}的前 n 项和,求 Tn.
+
(1+n)n 2.
第十五页,编辑于星期六:一点 九分。
【点评】(1)对于不是等差数列、等比数列的前 n 项求和公式直接求和的问题,一般需要将数列进 行合理的拆分成等差数列或等比数列.
(2)一个数列的前 n 项和可两两结合求解,则称 之为“并项求和”法,形如 an=(-1)nf(n)类型,可 采用两项合并求解.
第33讲 数列求和
第一页,编辑于星期六:一点 九分。
【学习目标】 1.掌握等差、等比数列求和.
2.掌握错位相减,裂项相消法求和.
3.掌握一些特殊数列通过转化,化成等差(比) 求和,掌握转化技巧,提升化归能力.
第二页,编辑于星期六:一点 九分。
【基础检测】
1.数列{1+2n-1}的前 n 项和为( C )
(4)
1 a+
b=a-1 b(
a-
b).
2.拆项求和、错位相减是本节重点.此两法目的 即转化数列为等差(比)求和.
第二十四页,编辑于星期六:一点 九分。
(2015 陕西)设 fn(x)=x+x2+…+xn-1,x≥0, n∈N,n≥2.
(1)求 f′n(2); (2)证明:fn(x)在0,23内有且仅有一个零点(记 为 an),且 0<an-12<1323n.
A.241 B.242 C.243 D.244
【解析】Sn=log31-log32+log32-log33+…+ log3n-log3(n+1)=-log3(n+1)<-5,解得 n>35 -1=242.
第三十一页,编辑于星期六:一点 九分。
4.数列{an}满足 an+1+(-1)nan=2n-1,则{an}
A.1+2n
B.2+2n
C.n+2n-1
D.n+2+2n
【解析】由题意得 an=1+2n-1,
所以 Sn=n+11--22n=n+2n-1,故选 C.
第三页,编辑于星期六:一点 九分。
2.若数列{an}的通项公式是 an=(-1)n·(3n- 2),则 a1+a2+…+a10=( A )
A.15 C.-12
第十四页,编辑于星期六:一点 九分。
(2)在(1)的结论下,an+1=4an,an+1=4n,bn=
log4an+1=n,cn=an+bn=4n-1+n,Tn=c1+c2+…
+cn=(40+1)+(41+2)+…+(4n-1+n)=(1+4+
42
+
…
+
4n
-
1)
+
(1
+
2
+
3
+
…
+
n)
=
4n-1 3
(1nan,求数列{bn}的前 2n 项
和.
【解析】(1)当 n=1 时,a1=S1=1;
当
n≥2
时
,
an
=
Sn
-
Sn
-
1
=
n2+n 2
-
(n-1)2+2 (n-1)=n.
故数列{an}的通项公式为 an=n.
第二十一页,编辑于星期六:一点 九分。
(a1+a225)·25=100,解得 a1+a25=8,所以 a1+ a25=a12+a14=8.
第二十九页,编辑于星期六:一点 九分。
2.数列 9,99,999,…的前 n 项和为( D )
A.190(10n-1)+n
B.10n-1
C.190(10n-1)
D.190(10n-1)-n
【解析】因为 an=10n-1,
数列{an}满足其通项能分拆为若干个特殊数列(等 差数列、等比数列、常数列)的通项的代数和时,运用 ___拆__项____________求和.
第八页,编辑于星期六:一点 九分。
(5)错位相减
数列{an}满足 an=bn·cn,其中 bn 是等差数列,cn
为等比数列,则{an}前 n 项求和可用“错位相减法”. (6)倒序相加 数列{an}满足与首末距离相等的项的和为常数或
【知识要点】 1.求数列前 n 项和的基本方法 (1)直接求和 ①数列{an}为等差或等比数列时直接运用其前 n 项 和公式求和. 若{an}为等差数列,则 Sn=(a1+2an)n= _n_a_1_+__n_(__n_2-__1_)__d__. 若{an}为等比数列,其公比为 q, 则当 q=1 时,Sn=___a_1(__n1_a-_1_q_n_)____({an}为常数列); 当 q≠1 时,Sn=_______1_-__q______.
即 8=Sk=-12k2+k2=12k2,故 k2=16,因此 k =4,
从而 an=Sn-Sn-1=92-n(n≥2).又 a1=S1=72, 所以 an=92-n.
第十八页,编辑于星期六:一点 九分。
(2)因为 bn=9-2n2an=2nn-1, Tn=b1+b2+…+bn=1+22+232+…+n2-n-21+ 2nn-1, 所以 Tn=2Tn-Tn=2+1+12+…+2n1-2-2nn-1 =4-2n1-2-2nn-1=4-n2+n-12.
第十页,编辑于星期六:一点 九分。
【解析】(1)由 a2n-(2n-1)an-2n=0, 得(an-2n)·(an+1)=0. 由于{an}是正项数列,所以 an=2n. (2)由 an=2n,bn=(n+11)an, 得 bn=2n(n1+1)=12n1-n+1 1. Tn=121-12+12-13+…+n-1 1-n1+n1-n+1 1 =121-n+1 1=2(nn+1).
第二十六页,编辑于星期六:一点 九分。
解法二:当 x≠1 时,fn(x)=x-1-xnx+1-1, 则 f′n(x) =[1-(n+1)xn(](1-1-x)x)2 +(x-xn+1),
可得
f′n(2)
=
-[1-(n+1)2n]+2-2n+1 (1-2)2
=
(n
-
1)2n+1.
(2)证明:因为 fn(0)=-1<0,
第二十五页,编辑于星期六:一点 九分。
【解析】(1)解法一:由题设 f′n(x)=1+2x+…+ nxn-1,
所以 f′n(2)=1+2×2+…+(n-1)2n-2+n·2n-1, ①
则 2f′n(2)=2+2×22+…+(n-1)2n-1+n·2n, ② ①-②,得-f′n(2)=1+2+22+…+2n-1-n·2n =11--22n-n·2n=(1-n)2n-1, 所以 f′n(2)=(n-1)2n+1.
(2)由(1)知,bn=2n+(-1)nn.记数列{bn}的前 2n 项和为 T2n,则 T2n=(21+22+…+22n)+(-1+2- 3+4-…+2n).
记 A=21+22+…+22n,B=-1+2-3+4-…
+2n,
则 A=2(11--222n)=22n+1-2, B=(-1+2)+(-3+4)+…+[-(2n-1)+2n] =n. 故数列{bn}的前 2n 项和 T2n=A+B=22n+1+n -2.
第六页,编辑于星期六:一点 九分。
②一些常见的前 n 项和公式 n(n+1)
a.1+2+3+4+…+n=______2_______. b.1+3+5+7+…+2n-1=____n_2______. c.2+4+6+8+…+2n=_____n_2_+_n_____. d.12+22+32+42+…+n2
fn23=2311--2323n-1=1-2×23n≥1-2×232>0,
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所以 fn(x)在0,23内至少存在一个零点. 又 f′n(x)=1+2x+…+nxn-1>0, 所以 fn(x)在0,23内单调递增, 因此,fn(x)在0,23内有且仅有一个零点 an. 由于 fn(x)=x-1-xnx+1-1,所以 0=fn(an)=an1--aannn+1- 1,由此可得 an=12+12ann+1>12,故12<an<23, 所以 0<an-12=12ann+1<12×23n+1=1323n.